JP2008068682A - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工工数の削減と分解・組立時の作業性を向上させて低コスト化を図ると共に、結合部の周方向ガタをなくして信頼性と操縦安定性を図った駆動車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪１に対して等速自在継手３がトルク伝達手段を介して結合され、このトルク伝達手段が、軸部２０の外周に凸歯２２ａが複数等配されて形成された嵌合プロファイル２２と、これに対応してハブ輪１の内周に、凸歯２２ａに係合する凹溝２４ａが複数等配されて形成された嵌合プロファイル２４とで構成され、凸歯２２ａと凹溝２４ａが所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、ハブ輪１の端部に鋼板からプレス加工によって円筒状に形成されたパイロット環２９が嵌合され、このパイロット環２９に車輪を支持するパイロット部２９ｃが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を回転自在に支承する駆動車輪用軸受装置に関するもので、詳しくは、軸受部と等速自在継手とを着脱自在にユニット化すると共に、トルク伝達部の形状・寸法を厳密に規制せずに周方向のがたつきを抑え、信頼性と操縦安定性を図った駆動車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型の等速自在継手を含む駆動車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。

この駆動車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図９に示すようなものが知られている。この駆動車輪用軸受装置は、駆動輪（図示せず）を一端部に装着するハブ輪５１と、このハブ輪５１を回転自在に支承する複列の転がり軸受５２、およびハブ輪５１に連結され、ドライブシャフト（図示せず）の動力をハブ輪５１に伝達する固定型の等速自在継手５３を備えている。

ハブ輪５１は、一端部に駆動輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５１ｂが形成されている。複列の転がり軸受５２は、外周に懸架装置（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成された外方部材５５と、この外方部材５５に複列のボール５６、５６を介して内挿された内方部材５７とからなる。

内方部材５７は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、外周に内側転走面５８ａが形成された別体の内輪５８とからなる。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、ハブ輪５１に対して内輪５８が軸方向に固定されている。

等速自在継手５３は、カップ状のマウス部５９と、このマウス部５９の底部をなす肩部６０と、この肩部６０から軸方向に延びる軸部６１とを一体に有する外側継手部材６２を備えている。そして、ハブ輪５１にこの外側継手部材６２がトルク伝達可能に内嵌されている。すなわち、ハブ輪５１の内周に雌スプライン６３が形成されると共に、外側継手部材６２の軸部６１の外周に雄スプライン６４が形成され、両スプライン６３、６４が噛合されている。

ハブ輪５１の内周面の外端部には係止段部６５が形成されると共に、この係止段部６５に対応する軸部６１の先端部には係止溝６６が形成され、この係止溝６６に予め止め輪６７が装着されている。外側継手部材６２の軸部６１がハブ輪５１に内嵌される際、止め輪６７が縮径しながら雌スプライン６３内を通過する。そして、ハブ輪５１の加締部５１ｃと肩部６０との間に軸方向のすきまが残存する位置で止め輪６７が係止段部６５に整合し、この状態で、その直径が弾性的に復元して止め輪６７が係止段部６５と係止溝６６との間に掛け渡し自在となり、ハブ輪５１と外側継手部材６２とが軸方向に分離可能に結合されている。また、外側継手部材６２の肩部６０にはシールリング６８が外嵌され、このシールリング６８のリップが加締部５１ｃの内端面に当接し、加締部５１ｃと肩部６０とのすきまを塞いでいる。

ここで、雄スプライン６４は、内端側に向う程円周方向に関する幅が広くなるテーパスプライン歯とされている。一方、雌スプライン６３は、外端側に向う程円周方向に関する幅が広くなるテーパスプライン歯とされている。そして、雄スプライン６４が雌スプライン６３に挿入されるに伴って歯面が密着して円周方向にがたつきなく係合される。

さらに、ハブ輪５１の開口部に塞ぎ部材となるキャップ６９が装着されている。このキャップ６９の中心部には円形の通孔６９ａが形成されると共に、軸部６１の外端面の中心部にねじ孔６１ａが形成されている。そして、通孔６９ａに挿通されたボルト７０をねじ孔６１ａに螺合し緊締されている。これにより、ボルト７０にはキャップ６９の弾性変形に基いて軸力が付与されたままの状態となるため、ボルト７０が不用意に緩むのを防止すると共に、両スプライン６３、６４の係合部の円周方向がたつきを一層防止することができる。

こうした車両の駆動輪には、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、エンジンから摺動型の等速自在継手（図示せず）を介して大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに捩じれが生じることが知られている。その結果、このドライブシャフトを支持する複列の転がり軸受５２の内方部材５７にも捩じれが生じることになる。このようにドライブシャフトに大きな捩じれが発生しても、ここでは、ハブ輪５１の雌スプライン６３と、ハブ輪５１に内嵌される軸部６１の雄スプライン６４との間の円周方向がたつきを防止したので、耳障りな歯打ち音の発生を長期間に亘って防止することができる。
特開２００２−１２０５０６号公報

こうした従来の駆動車輪用軸受装置は、両スプライン６３、６４をテーパスプライン歯として楔状に係合させることにより、係合部における円周方向がたつきを防止し、耳障りな歯打ち音の発生を長期間に亘って防止することができる特徴を有している。然しながら、軸部６１の雄スプライン６４は、例えば、転造による仕上げ加工を前提としているため、大きなテーパ角を形成することは困難で、０．７５〜１．２５°範囲が限界である。このテーパ角が小さいほど寸法精度のバラツキが雄スプライン６４の軸方向の係合位置を変化させ、ひいては、車輪取付フランジ５４と等速自在継手５３のセンターとの距離を大きく変化させることになり、車両駆動系の特性上好ましくない。

また、両スプライン６４、６３の楔効果によるハブ輪５１の膨張が軸受すきまに影響するため、ボルト７０によって軸方向に大きな軸力を与えることはできない。さらに、逆にテーパ角を大きくすると、トルク伝達時に両スプライン６４、６３の係合部に発生する軸方向の離反力が増加するため、締結部の信頼性や強度に悪影響し、係合部から異音が発生することになり好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工工数の削減と分解・組立時の作業性を向上させて低コスト化を図ると共に、結合部の周方向ガタをなくして信頼性と操縦安定性を図った駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、この外側継手部材が前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、前記ハブ輪に前記車輪を支持するパイロット部が形成されず、このパイロット部が当該ハブ輪に装着される別部材の一部に形成されている。

このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がねじ手段を介して着脱自在にユニット化され、ハブ輪に対して等速自在継手がトルク伝達手段を介して結合された駆動車輪用軸受装置において、トルク伝達手段が、軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、ハブ輪の内周に、凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、ハブ輪に車輪を支持するパイロット部が形成されず、このパイロット部が当該ハブ輪に装着される別部材の一部に形成されているので、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態が得られ、かつ、トルク伝達時に凸歯および凹溝の係合部に発生する径方向外方の分力を抑制し、軸受すきまに悪影響を及ぼすことのないトルク伝達手段を提供することができると共に、ハブ輪の鍛造および切削加工が簡素化でき、加工工数を削減して低コスト化を図ることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記別部材が、前記ハブ輪のアウター側の開口端部に嵌合された円筒状のパイロット環からなり、このパイロット環が耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されていれば、結合部に外部から雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止することができ、結合部の密封性を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの外径面がフラットに所定の寸法に形成されると共に、この外径面に前記ブレーキロータが装着され、このブレーキロータの内径部に前記パイロット部が一体に形成されていれば、ハブ輪の鍛造および切削加工が簡素化でき、加工工数を削減して低コスト化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、所定の軸受予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部の端面と前記外側継手部材の肩部との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記ハブ輪と外側継手部材が結合されていれば、ねじ手段を強固に緊締することなく軸受予圧を長期間維持することができるセルフリテイン構造を提供することができると共に、外側継手部材に大きなトルクが負荷され捩じれが生じても、加締部の端面と外側継手部材の肩部は当接していないため、スティックスリップ音が発生することはない。

好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記加締部と肩部との間に形成される環状空間に弾性リングが介装されていれば、外部から雨水やダスト等が結合部に侵入するのを防止し、発錆による結合部の固着を防止して補修時の分解作業性を向上させることができる。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、この外側継手部材が前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、前記ハブ輪に前記車輪を支持するパイロット部が形成されず、このパイロット部が当該ハブ輪に装着される別部材の一部に形成されているので、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態が得られ、かつ、トルク伝達時に凸歯および凹溝の係合部に発生する径方向外方の分力を抑制し、軸受すきまに悪影響を及ぼすことのないトルク伝達手段を提供することができると共に、ハブ輪の鍛造および切削加工が簡素化でき、加工工数を削減して低コスト化を図ることができる。

外周に懸架装置に取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記肩部と加締部の端面との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記外側継手部材が前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の開口端部に耐食性を有する鋼板からプレス加工によって円筒状に形成されたパイロット環が嵌合され、このパイロット環に前記車輪を支持するパイロット部が形成されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図２（ａ）は、図１（ａ）の外側継手部材における軸部の嵌合プロファイルを示す正面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図、（ｃ）は、嵌合プロファイルの圧力角が負の場合と正の場合の形状の違いを示す説明図、図３（ａ）は、軸部の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図、（ｂ）は、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図、図４（ａ）は、ハブ輪の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図、（ｂ）は、ＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図、図５は、圧力角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフ、図６は、傾斜角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフである。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

この駆動車輪用軸受装置は、図１（ａ）に示すように、ハブ輪１と複列の転がり軸受２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した、所謂第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方部材８と複列の転動体（ボール）９、９とを備えている。外方部材７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ７ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面７ａ、７ａが形成されている。この複列の外側転走面７ａ、７ａは、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

一方、内方部材８は、前記した外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪１の外周に形成されると共に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪５の外周にそれぞれ一体に形成されている。この場合、内方部材８はハブ輪１と内輪５を指す。そして、複列の転動体９、９がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０によって転動自在に保持されている。また、外方部材７と内方部材８との間に形成された環状空間の開口部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の周方向等配に車輪を固定するハブボルト４ａが植設されている。そして、外周に車輪取付フランジ４の基部となるシールランド部１３を介して内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成されている。内輪５は、この小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入され、さらに、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部６により軸受予圧が付与された状態でハブ輪１に対して軸方向に固定されている。

ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、アウター側のシール１１が摺接するシールランド部１３から内側転走面１ａおよび小径段部１ｂに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部６は鍛造加工後の表面硬さのままとされている。また、内輪５および転動体９はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。これにより、シールランド部１３の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪１の耐久性が一層向上する。また、小径段部１ｂと内輪５との間の嵌合面に発生するフレッティング摩耗を最小限に抑えることができる。なお、ここでは、ハブ輪１の外周に内側転走面１ａが直接形成された第３世代構造を例示したが、これに限らず、図示はしないが、ハブ輪に一対の内輪が圧入された第１または第２世代構造であっても良い。また、転動体９にボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受からなる構成を例示したが、転動体９に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受であっても良い。

等速自在継手３は、外側継手部材１４と継手内輪１５とケージ１６およびトルク伝達ボール１７からなる。外側継手部材１４は、カップ状のマウス部１８と、このマウス部１８の底部をなす肩部１９と、この肩部１９から軸方向に延びる軸部２０とを有し、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成されている。また、外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、これらトラック溝１８ａ、１５ａをはじめ、肩部１９から軸部２０に亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

ここで、外側継手部材１４の軸部２０が短軸で構成され、アウター側の端部に雄ねじ２１が形成されている。そして、軸部２０の外周には、図２に示すような嵌合プロファイル２２が形成されている。この嵌合プロファイル２２は、外周に凸歯２２ａが複数（３〜１０）等配に形成されている。この凸歯２２ａは、図３に示すように、先端が所定の傾斜角（圧力角α）に成形されたエンドミル２３を軸線（矢印）方向にトラバースさせることによって断面が所定の圧力角αを有する略台形に形成されると共に、その歯面には軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成されている。ここで、圧力角αは、図２（ｃ）に示すように、凸歯２２ａが周方向外方に向かい、歯幅が増加する状態を負（α＜０）とし、逆に歯幅が減少する状態を正（α＞０）と定義する。

一方、ハブ輪１の内周には、この嵌合プロファイル２２に対応した凹溝２４ａが複数等配された嵌合プロファイル２４が形成されている。この凹溝２４ａは、予め、軸方向ストレ―トの角型スプライン状の下穴がブローチカッター等で形成され、図４に示すように、前記軸部２０の嵌合プロファイル２２と同様、先端が所定の傾斜角（圧力角α）に成形されたパンチ（雄型）２５を軸線（矢印）方向に加圧およびトラバースさせることによって断面が所定の圧力角αを有する略台形に形成されると共に、その歯面には軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成されている。

図５に示すグラフは、軸力およびトルクを一定として、トルク伝達時における圧力角αに対するハブ輪１の膨張量と係合部に発生する離反力を示しているが、これらの凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの圧力角αは、膨張量と離反力が共に増大しない±３０°の範囲に設定されている。好ましくは、圧力角αが負の領域、すなわち、０〜−３０°の範囲に設定されていれば、ハブ輪１における凹溝２４ａの断面形状がアリ溝状になり、ハブ輪１の膨張を効果的に抑制することができる。

また、図６に示すグラフは、軸力およびトルクを一定として、トルク伝達時における傾斜角βに対するハブ輪１の膨張量と係合部に発生する離反力を示しているが、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの傾斜角βは、膨張量と離反力が共に増大しない２〜７°、好ましくは、３〜６°の範囲に設定されている。この傾斜角βは、小さくなるにしたがって凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの組合せ公差幅が拡大するが、β＝２〜７°に設定することにより、組合せ公差幅を±１ｍｍ以下に抑えることができ、後述する肩部１９と加締部６の端面との軸方向すきまδを確保することができる。なお、ここでは、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの強度と経済面を考慮してモジュールｍが３〜１０に設定されている（概略歯数３〜１０）。ここで、ｍ＝ｄ／ｚ（ｄ：嵌合プロファイルの軸方向径方向共の平均径、ｚ：歯数または溝数）。また、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａのうち少なくとも凸歯２２ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

そして、図１に示すように、肩部１９と加締部６の端面との間に所定の軸方向すきまδが介在するように外側継手部材１４の軸部２０がこれら嵌合プロファイル２２、２４を介してハブ輪１に嵌合されると共に、軸部２０の雌ねじ２１に固定ナット２６が締結され、後述するパイロット環２９を介してハブ輪１と外側継手部材１４とが軸方向に分離可能に結合されている。なお、ここでは、軸方向すきまδは、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの組合せ公差幅から１ｍｍ以上に設定されている。

このように、嵌合プロファイル２２、２４が所定の圧力角αを有し、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成された凸歯２２ａおよび凹溝２４ａでそれぞれ構成されているため、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態を得ることができると共に、トルク伝達時に凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの係合部に発生する径方向外方の分力を抑制することができ、ハブ輪１の膨張によって軸受すきまに悪影響を及ぼすことはない。また、肩部１９と加締部６の端面との間に軸方向すきまδが形成されているので、固定ナット２６を強固に緊締することなく軸受予圧を長期間維持することができるセルフリテイン構造を提供することができると共に、外側継手部材１４に大きなトルクが負荷され捩じれが生じても、スティックスリップ音が発生することはない。

なお、外側継手部材１４の肩部１９とハブ輪１の加締部６の端面との間に所定の軸方向すきまδが形成されると共に、図１（ｂ）に拡大して示すように、肩部１９の外周に環状溝２７が形成され、この環状溝２７にＯリング等からなる弾性リング２８が装着されている。この弾性リング２８は、加締部６に弾性接触し、加締部６と肩部１９との間に形成される環状空間を液密的に閉塞する。これにより、外側継手部材１４に大きなトルクが負荷されて捩じれが生じても加締部６の摩耗が防止されると共に、スティックスリップ音が発生することがない。また、外部から雨水やダスト等が結合部に侵入するのを防止し、発錆による結合部の固着を防止して補修時の分解作業性を向上させることができる。さらに、図示はしないが、肩部１９と加締部６の表面に塗膜あるいはゴム等のエラストマからなるシール層がコーティングされていれば、加締部６の発錆を防止して所定の強度を確保し、初期に設定された軸受予圧を長期間に亘って維持することができる。

ここで、図１（ａ）に示すように、パイロット環２９がハブ輪１のアウター側の開口端部に装着されている。このパイロット環２９は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されている。パイロット環２９は、前述した固定ナット２６の座面に当接してワッシャ機能をなす底部２９ａと、ハブ輪１の端部に嵌合され、底部２９ａから軸方向に延びる円筒部２９ｂと、この円筒部２９ｂから拡径して形成された円筒状のパイロット部２９ｃとを有している。

このように、本実施形態では、ハブ輪１に、図示しないブレーキロータおよび車輪を支持するパイロット部が形成されておらず、ハブ輪１のアウター側の端部に別体のパイロット環２９が装着され、このパイロット環２９のパイロット部２９ｃによってブレーキロータおよび車輪を支持するように構成されている。これにより、ハブ輪１の鍛造および切削加工が簡素化でき、加工工数を削減して低コスト化が図れると共に、このパイロット環２９によって結合部に外部から雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止することができ、結合部の密封性を向上させることができる。

図７は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は前述した第１の実施形態と基本的にはパイロット環の形状が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施形態では、前述した実施形態と同様、パイロット環３０がハブ輪１のアウター側の開口端部に装着されている。このパイロット環３０は、耐食性を有する鋼板からプレス加工にてカップ状に形成され、底部３０ａと、この底部３０ａから軸方向に延び、ハブ輪１のアウター側の開口端部に嵌合された円筒状のパイロット部３０ｂとを有している。

このように、ハブ輪１に別体のパイロット環３０が装着され、このパイロット環３０のパイロット部３０ｂによってブレーキロータおよび車輪を支持するように構成されているので、ハブ輪１の鍛造および切削加工が簡素化でき、加工工数を削減して低コスト化が図れると共に、このパイロット環３０によって結合部に外部から雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止することができ、結合部の密封性を向上させることができる。

図８は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は前述した実施形態とハブ輪の形状が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態におけるハブ輪３１は、前述した実施形態と同様、車輪を支持するパイロット部が形成されておらず、車輪取付フランジ３３の外径面３３ａにブレーキロータ３２が嵌挿され、このブレーキロータ３２の内径部に軸方向に延びる円筒状のパイロット部３２ａが形成され、このパイロット部３２ａに車輪（図示せず）が支持されている。すなわち、車輪取付フランジ３３の外径面３３ａがフラットに所定の寸法に形成され、この外径面３３ａがブレーキパイロット部をなし、ブレーキロータ３２を支持している。

そして、車輪取付フランジ３３の周方向等配にボルト孔３３ｂが穿設されると共に、このボルト孔３３ｂに雌ねじが形成され、ブレーキロータ３２および車輪がハブボルト（図示せず）によって締結される。なお、ブレーキロータ３２のパイロット部３２ａにはエンドキャップ３４が装着され、このエンドキャップ３４によって結合部に外部から雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止している。

このように、本実施形態では、前述した実施形態と同様、ハブ輪３１に従来のようなパイロット部が形成されておらず、車輪取付フランジ３３の外径面３３ａにブレーキロータ３２が嵌挿されると共に、別体のブレーキロータ３２に車輪を支持するパイロット部３２ａが形成されているので、ハブ輪３１の鍛造および切削加工が一層簡素化でき、加工工数を削減して低コスト化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪を有する軸受部と等速自在継手とをトルク伝達可能に連結され、ねじ手段により両者が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置に適用することができる。

（ａ）は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図１（ａ）の外側継手部材における軸部の嵌合プロファイルを示す正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。 （ｃ）は、嵌合プロファイルの圧力角が負の場合と正の場合の形状の違いを示す説明図である。 （ａ）は、軸部の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。 （ａ）は、ハブ輪の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。 圧力角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフである。 傾斜角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフである。 本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１、３１・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、５ａ・・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
２・・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４、３３・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
７・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、１２・・・・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・・・・シールランド部
１４・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
１５ａ、１８ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
１７・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１８・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１９・・・・・・・・・・・・・・・肩部
２０・・・・・・・・・・・・・・・軸部
２１・・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
２２、２４・・・・・・・・・・・・嵌合プロファイル
２３ａ・・・・・・・・・・・・・・凸歯
２３・・・・・・・・・・・・・・・エンドミル
２４ａ・・・・・・・・・・・・・・凹溝
２５・・・・・・・・・・・・・・・パンチ
２６・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
２７・・・・・・・・・・・・・・・環状溝
２８・・・・・・・・・・・・・・・弾性リング
２９、３０・・・・・・・・・・・・パイロット環
２９ａ、３０ａ・・・・・・・・・・底部
２９ｂ・・・・・・・・・・・・・・円筒部
２９ｃ、３０ｂ、３２ａ・・・・・・パイロット部
３２・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
３３ａ・・・・・・・・・・・・・・外径面
３３ｂ・・・・・・・・・・・・・・ボルト孔
３４・・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
５１・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５８ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・・・・・・・・加締部
５２・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６・・・・・・・・・・・・・・・転動体
５７・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５８・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５９・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６０・・・・・・・・・・・・・・・肩部
６１・・・・・・・・・・・・・・・軸部
６１ａ・・・・・・・・・・・・・・ねじ孔
６２・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
６３・・・・・・・・・・・・・・・雌スプライン
６４・・・・・・・・・・・・・・・雄スプライン
６５・・・・・・・・・・・・・・・係止段差
６６・・・・・・・・・・・・・・・係止溝
６７・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
６８・・・・・・・・・・・・・・・シールリング
６９・・・・・・・・・・・・・・・キャップ
６９ａ・・・・・・・・・・・・・・通孔
７０・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
ｍ・・・・・・・・・・・・・・・・モジュール
ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合プロファイルの平均径
ｚ・・・・・・・・・・・・・・・・歯数または溝数
α・・・・・・・・・・・・・・・・圧力角
β・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜角
δ・・・・・・・・・・・・・・・・軸方向すきま

Claims (5)

1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、
   この外側継手部材が、前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、
   前記トルク伝達手段が前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、前記ハブ輪に前記車輪を支持するパイロット部が形成されず、このパイロット部が当該ハブ輪に装着される別部材の一部に形成されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
2. 前記別部材が、前記ハブ輪のアウター側の開口端部に嵌合された円筒状のパイロット環からなり、このパイロット環が耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されている請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
3. 前記車輪取付フランジの外径面がフラットに所定の寸法に形成されると共に、この外径面に前記ブレーキロータが装着され、このブレーキロータの内径部に前記パイロット部が一体に形成されている請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
4. 前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、所定の軸受予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部の端面と前記外側継手部材の肩部との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記ハブ輪と外側継手部材が結合されている請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
5. 前記加締部と肩部との間に形成される環状空間に弾性リングが介装されている請求項４に記載の駆動車輪用軸受装置。

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